高考生物学热点：新冠病毒抗原检测试剂盒的检测原理

新冠病毒抗原检测试剂盒的检测原理背景资料：

市售新冠病毒抗原检测试剂盒那么，新冠病毒抗原检测试剂盒的检测原理是什么？一、“一抗”和“二抗”生物体在外源蛋白的刺激下，产生出特异性识别该外源蛋白的抗体。如果外源蛋白是来自某病原体的蛋白，产生的抗体叫一抗。如果外源蛋白是来自于其他物种的抗体，也可以产生识别该抗体的抗体，也就是通常所说的二抗。在新冠病毒的识别中，一抗可以是识别病毒衣壳蛋白的鼠源抗体（将能产生抗病毒衣壳蛋白抗体的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内，从腹水中获取的抗体），二抗便可以是识别该鼠源抗体的兔源抗体（将鼠源抗体纯化后，再通过单克隆抗体技术，从兔子获得的抗“鼠源抗体”的抗体）。图

冠状病毒结构示意图图

抗原-一抗-二抗结合示意图抗体可以利用化学反应加上特异性的标签，使其便于识别，试剂盒中通常使用粉色的胶体金或乳胶颗粒。

二、检测过程拭子刮取鼻腔，刮取下来的主要是上皮细胞，以及少量病毒颗粒。将刮取过的拭子插入裂解液中，利用高盐和去垢剂来破坏细胞膜，获得细胞内容物，如果细胞已经被感染，这时细胞内也会有病毒蛋白表达，便会溶解在溶液中。

抗原自测操作流程试剂盒的抗原检测板结构如图，底板提供支撑，样品垫吸收滴加进去的裂解液，偶合物垫里含有胶体金（金垫）或者显色乳胶标记的抗病毒抗体（一抗），T线喷涂固定有抗病毒抗体（也是一抗，但没有标记，结构有别于前面的一抗），C线喷涂固定有抗“抗病毒抗体“的抗体（二抗），吸水垫可以将最后的多余液体吸收掉。抗原检测板示意图样品滴加进去湿润了样品垫与偶合物垫，偶合物垫里的抗体开始识别样品溶液中是否有抗原，如果有，抗体会结合抗原形成复合物溶解在溶液中，如果没有便会抗体以单体形式溶解在溶液中。然后溶液会在NC膜（硝酸纤维素膜）上进行层析，将显示出相应的结果。

胶体金法抗原检测试剂盒的检测原理图

抗原检测试剂盒的检测结果三、抗原检测和核酸检测的比较抗原检测的优点是快速、简便，能够及时发现可能的感染者，核酸检测的准确性更高。抗原检测是检测蛋白，当抗原含量低时，有可能测不出，还有可能误判。核酸检测是检测RNA，因为病毒RNA含量少，所以会使用RT-PCR技术循环扩增，使RNA变得更容易被检测到。因此，核酸检测耗时长，对环境、设备等都有要求。核酸检测还能了解病毒量高低，PCR需要的循环越少，说明病毒含量越高（通过荧光定量PCR技术的循环阈值来判断）。另外，通过核酸检测，还可以进行疫情溯源，有助于后续分析，这些是抗原检测做不到的。所以抗原检测不能替代核酸检测，只能作为核酸检测的补充。核酸检测才是确定感染新冠的“金标准”。

练习：1.阅读下列资料，完成下面小题：新冠病毒（RNA病毒）抗原快速检测试剂盒采用免疫层析双抗体夹心法，以胶体金为指示标记，其原理如下图。若样品中有新冠病毒，被检样品虹吸通过胶体金垫与新冠特异性抗体1（足量、可移动、与胶体金结合在一起）结合，形成抗原抗体1胶体金复合物，复合物继续向右爬行，通过T线时与固定于此的新冠特异性抗体2结合，形成双抗体夹心胶体金复合物，在T线处呈现色带，过量的抗体1继续向右爬行，和固定在C线的抗抗体1的抗体形成胶体金免疫复合物，呈现色带。（1）新冠抗原快速检测试剂盒主要有效成分是各种单克隆抗体。下列相关说法错误的是（

）A．制备抗体1、抗体2都需要用新冠病毒作为抗原B．若检测呈阳性，则T、C线都显色，共发生3种抗原抗体特异性反应C．单抗细胞株的获得利用了动物细胞核的全能性D．若检测呈阴性，使用过的试剂盒也不可以随意丢弃（2）抗原检测快速、方便，但存在一定比例的假阳性，所以还需进一步进行核酸检测。关于核酸检测说法正确的是（

）A．核酸检测时可将采集的样品直接利用PCR技术进行扩增B．核酸检测准确率高是因为新冠病毒RNA的特异性C．可采用带标记的核酸分子探针检测采集的生物样品中的抗原D．核酸分子杂交的原理是双链DNA分子探针与待测样品能碱基互补配对

2．2022年3月11日，国家卫生健康委员会明确在核酸检测基础上，增加抗原检测作为补充。目前，新冠病毒的检测方法主要有核酸检测、抗体检测、抗原检测三大类。请回答下列问题：(1)核酸检测具有早期诊断、灵敏度和特异性高等特点。目前使用最广泛的是实时荧光定量RT-PCR技术。①PCR的原理是_____。新型冠状病毒的遗传物质为单链RNA，在进行核酸检测时不能直接进行PCR扩增，必须先经过_____成为DNA。②图中的探针信号检测又称为_____技术。(2)血清抗体检测的最大的优势在于方便快捷，检测时间较短。新型冠状病毒肺炎发病7天后，血清特异性抗体逐渐产生。①特异性抗体由_____细胞产生，血清抗体检测技术运用的原理是_____。②如果抗体检测呈阴性，是否能确定未感染新型冠状病毒？_____（填“能”或“不能”），理由是_____。(3)新型冠状病毒的N蛋白、E蛋白和S蛋白等抗原，可作为免疫原。将样本滴加在样本垫上，通过液相层析依次通过结合垫（内含有标记的抗原特异性抗体），NC膜上的检测线（T线）和质控线（C线）。当液流到达检测线（T线）时，固定在这条线上的第二种抗原特异性抗体再次与抗原结合，将会出现颜色反应。质控线（C线）包被IgG抗体，可以结合样本垫中抗体，会出现颜色反应，用于判断层析过程是否顺利。若某人感染了新冠病毒，使用该抗原试剂盒进行自我检测时，结果是_____线出现颜色反应。

答案1．（1）C

（2）B【分析】抗体检测是利用抗原-抗体杂交的原理检测病毒的有无，若病毒表达量低则误差较大，而核酸检测是检测病毒的RNA，通过RNA逆转录形成的DNA，再对其进行荧光定量PCR，检测荧光含量，由于PCR可以对核酸进行扩增，因此即使病毒含量少也能检测出来，适用于病毒早期的检测，且准确率高于抗体检测。（1）A、由资料可知抗体1、抗体2都能识别新冠病毒，说明制备抗体1、抗体2都需要用新冠病毒作为抗原，A正确；B、本试剂盒涉及3种抗体，若阳性反应，则发生3种抗原抗体反应，B正确；C、单抗细胞株的获得利用了动物增殖，C错误；D、试剂盒随意丢弃会造成环境污染，D正确。故选C。（2）A、新冠病毒是RNA病毒，核酸检测时先进行逆转录，然后再利用PCR技术进行扩增，A错误；B、核酸检测原理是核酸分子杂交，准确率高是因为新冠病毒RNA与核酸分子探针特异性结合，B正确；C、核酸检测原理是核酸分子杂交，检测目标是DNA或RNA，不能检测抗原，因为抗原本质是蛋白质、糖类或脂质，C错误；D、核酸分子杂交的原理是单链DNA分子探针与待测样品能碱基互补配对，D错误。故选B。2．(1)DNA复制

逆转录

DNA分子杂交(2)浆

抗原抗体特异性结合

不能

病毒进入机体，引起免疫反应需要一定的时间(3)T线和C线【分析】新冠病毒的遗传物质师RNA，该病毒通过表面的S蛋白与靶细胞膜上的ACE2受体结合实现入侵。（1）①聚合酶链式反应是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制。故PCR的原理是DNA复制。以RNA为模板合成DNA的过程是逆转录。②图中的探针信号检测实际上是利用碱基互补配对原则的DNA分子杂交技术。（2）①特异性抗体由浆细胞产生，抗体可以与相应的抗原特异性结合，血清抗体检测技术运用的是抗原抗体特异性结合的原理。